PARTIE 13La reproduction des êtres vivants dans leur environnement

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Indications de correctionexercices du chapitre 3

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➊ La ou les bonnes propositions sont cochées ci-dessous.

a) La mitose :■ correspond à la totalité du cycle cellulaire.■ est un processus précédé par une réplication

conservative de l’ADN.■ permet de transmettre la totalité de l’information

génétique d’une cellule mère à deux cellules filles.

b) La mitose se décompose, dans l’ordre chronologique, en :■ anaphase, prophase, métaphase, télophase.■ prophase, métaphase, anaphase, télophase.■ prophase, télophase, anaphase, métaphase.■ prophase, anaphase, métaphase, télophase.

c) À la fin de la méiose, on obtient :■ 4 cellules haploïdes à partir d’une cellule

haploïde.■ 2 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde.■ 4 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde.■ 2 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde.

d) La réplication de l’ADN a lieu :■ entre les deux phases de la méiose.■ uniquement avant une mitose.■ uniquement avant une méiose.■ avant la première division de la méiose.

e) Le crossing-over :■ a lieu lors de la métaphase de la première

division de la méiose.■ a lieu lors de la prophase de la première division

de la méiose.■ permet des échanges de portions de chromatides

entre les chromosomes homologues d’une même paire.

■ est à l’origine du brassage interchromosomique.

f) Les individus issus de la reproduction asexuée :■ ne peuvent pas avoir de descendants.■ ont le même patrimoine génétique que le parent

dont ils sont issus.■ ont un patrimoine génétique différent du parent

dont ils sont issus.■ constituent un clone.

➋ a) b) Sur la photographie proposée, on repère les quatre phases de la mitose qui sont, dans l’ordre chronologique : la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase.

TélophaseProphase

MétaphaseAnaphase

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c) Les schémas d’interprétation de ces quatre phases sont présentés ci-dessous.

➌ a) L’évolution de la quantité d’ADN en fonction du temps est représentée par le graphique ci-dessous.

b) Évolution de la quantité d’ADN dans la cellule :– entre 1,5 et 3,5 h : la quantité d’ADN est constante (4 UA). Chaque chromosome n’est formé que d’une seule molécule d’ADN

décondensée ;– entre 3,5 et 10 h : on assiste au doublement de la quantité d’ADN (de 4 à 8 UA). Cela correspond à la phase

de réplication de l’ADN. On obtient des chromosomes à deux chromatides ;– entre 13,45 et 13,5 h : La quantité d’ADN est divisée par 2 (elle passe de 8 à 4 UA). Cela correspond à la séparation des chromatides

de chaque chromosome.

prophase métaphase

anaphase télophase

disparition progressive de

l’enveloppe nucléaire

chomosome à 2 chromatides

1 paire de chromosomes homologues

chromosome à une chromatide

cellule fille

fixation du chromosome par le centromère

fibre du fuseau de division

plan équatorial

formation d’une nouvelle enveloppe nucléairemigration de chaque chromatide

vers les pôles de la cellule

00

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16temps (h)

quantité d’ADN (en UA)

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➌ c) et d) Les différentes phases de la mitose et de l’interphase sont localisées sur le graphique ci-dessous.

➍ a) La formule chromosomique d’une cellule de peau humaine est : 2n = 46.

b) Le mécanisme cellulaire en question est la mitose, constituée de quatre phases : prophase, métaphase, anaphase, télophase.La mitose est précédée d’une phase de réplication de l’ADN se déroulant pendant l’interphase.

c) L’autogreffe est une greffe de peau prélevée sur le patient lui-même. À partir d’un prélèvement de peau réalisé chez le patient, les cellules de peau sont mises en culture et se multiplient par mitoses. Les cellules issues de cette culture sont génétiquement identiques aux cellules mises en culture au départ. L’avantage principal de l’autogreffe est donc l’absence de phénomène de rejet (notion d’histocompatibilité).

➎ Tableau comparatif de la mitose et de la méiose.

Mitose Méiose

Nombre de divisions 1 2

Type de cellules concernées par la division Cellules somatiquesCellules de la lignée germinale

à l’origine des gamètes

Nombre de cellules filles formées 2 cellules filles 4 cellules filles

Ploïdie des cellules initiales Cellules diploïdes Cellules diploïdes

Ploïdie des cellules filles Cellules diploïdes Cellules haploïdes

Fonction des cellules produitesCroissance, renouvellement, réparation,

reproduction asexuéeReproduction sexuée

Durée de la division Entre 30 min et 4 h selon les espècesVariable selon les espèces (lis : entre 7 à 15 j ; souris mâle : 12 j ; homme : 24 j)

00

1

2

3

4

5

6

7

8

1

G1

G2 P,M

A

T

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16temps (h)

interphase mitose

S réplication de l’ADN

quantité d’ADN (en UA)

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➏ a) Le mécanisme schématisé est la réplication de l’ADN.

b) Sous l’action de l’ADN polymérase, la double hélice d’ADN s’ouvre progressivement par rupture des liaisons hydrogène et les deux brins de la molécule d’ADN s’écartent. Chaque brin parental sert de matrice pour la synthèse d’un brin complémentaire (brin néoformé). À partir de nucléotides libres dans le noyau, l’ADN polymérase associe en face de chaque nucléotide du brin parental un nouveau nucléotide en respectant la complémentarité des bases azotées (adénine avec thymine, cytosine avec guanine). On aboutit à la formation d’un chromosome à deux chromatides avec chacune la même séquence nucléotidique donc la même information génétique que celle de la molécule d’ADN parentale.

c) La séquence nucléotidique des brins complémentaires d’ADN est complétée sur le schéma ci-dessous.

T — AT — A

T — A

A — T

T — A

T — A

C — G

T A

C GG C

A

C GC G

C GA T

GT

GG

G

CC

C

AC G C

T

A — T

A — T

T — AT — A

T — A

A — T

T — A

T AA T

d) Le mécanisme de réplication de l’ADN se déroule pendant l’interphase, plus précisément pendant la phase S de l’interphase.

e) La molécule d’ADN est répliquée selon un mode semi-conservatif car les molécules d’ADN filles sont constituées à partir d’un brin parental et d’un brin néoformé. Chaque brin de la double hélice sert de modèle pour la synthèse d’un brin de séquence nucléotidique complémentaire.

➐ a) L’ordre chronologiques des différentes phases de la méiose apparaissant sur les photographies est : f, b, e, a, d, c.

b) Nom des phases observées :– photo f : prophase I ;– photo b : métaphase I ;– photo e : anaphase I ;– photo a : télophase I ;– photo d : métaphase II ;– photo c : télophase II.

c) Les deux phases qui n’apparaissent pas sur les photographies sont la prophase II et l’anaphase II.

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d) Nombre de chromosomes de chaque cellule au cours des différentes phases de la méiose :– prophase I : 2n = 24 ;– métaphase I : 2n = 24 ;– anaphase I : 2n = 24 ;– télophase I : n = 12 ;– prophase I : n = 12 ;– métaphase II : n = 12 ;– anaphase II : n = 12 ;– télophase II : n = 12.

e) Les schémas à réaliser sont du type de ceux présentés dans le document 3 page 61 du manuel mais en prenant 2n = 4.

➑ Voici une proposition de plan pour l’exposé structuré.

Introduction– La méiose est une étape particulière commune aux organismes à reproduction sexuée se déroulant uniquement

chez les cellules de la lignée germinale formant les gamètes.– La méiose comporte deux divisions cellulaires successives permettant d’obtenir à partir d’une cellule initiale

diploïde, quatre cellules haploïdes à l’origine des gamètes.

Développement– Première division de la méiose :

• précédée d’une phase de réplication de l’ADN ;• comportant quatre phases : prophase I, métaphase I, anaphase I et télophase I ;• caractérisée par une séparation des chromosomes homologues de chaque paire et par une réduction du nombre de chromosome de 2n à n.

– Deuxième division de la méiose :• comportant quatre phases prophase II, métaphase II, anaphase II et télophase II ;• se déroulant comme une mitose mais concernant des cellules haploïdes et non précédée d’une réplication de l’ADN (chromosomes déjà dupliqués) ;• caractérisée par une séparation des chromatides de chaque chromosome et conduisant à l’obtention de quatre cellules filles contenant n chromosomes à une chromatide.

Illustrer chaque étape de la méiose à partir d’une cellule (animale ou végétale) à 2n = 4.

ConclusionReprendre les points principaux. Ouverture possible sur les conséquences de la reproduction sexuée (variabilité génétique…).

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➒ a) Le bourgeonnement correspond à une reproduction asexuée.

b) Le schéma d’une levure en bourgeonnement est donné ci-dessous.

noyau du bourgeon

noyau de la cellule mère

cellule mère

bourgeon, future cellule fille

c) La cellule mère est haploïde : n = 16.

Les cellules filles sont haploïdes : n = 16.

d) La division cellulaire qui permet de conserver le même nombre de chromosomes est la mitose.

e) Il s’agit d’un clone.

f) L’étape B du cycle de vie de Saccharomyces cerevisiae est la fécondation.

g) La cellule issue de la fusion d’une levure « a » et d’une levure « α » est diploïde : 2n = 32.

h) Les deux divisions successives de l’étape C du cycle de vie de Saccharomyces cerevisiae correspondent à la méiose.

i) Les ascospores sont des cellules haploïdes : n = 16.

j) Les levures « a », « α » et les ascospores sont des cellules haploïdes.